Инновационная пожарная сигнализация

         Вопрос противопожарной безопасности всегда был и остается актуальным во всех сферах жизнедеятельности человека. Очевидно, что залогом успешной борьбы с огнём является своевременное обнаружение источника и непосредственно факта возгорания на подконтрольной территории. Использование современных установок пожаротушения в совокупности с системой раннего обнаружения не только сводит к минимуму прямой ущерб от гибели персонала и оборудования, но и существенно снижает косвенные затраты, связанные с прерыванием технологических и бизнес-процессов.

        Система раннего обнаружения очага возгорания может быть построена как на классических пожарных извещателях (датчиках), так и на видеоаналитических решениях.

          С недавнего времени полноценной альтернативой класическим пожарным извещателям является противопожарная система на основе видеоаналитики – детектор огня и дыма. Принцип его работы основан на обработке и анализе изображений помещения, полученных с помощью устройств видеонаблюдения.

Основными преимуществами детектора огня и дыма на основе видеоаналитики также являются:

• минимальное время реакции на возгорание;
• больший объем контролируемых зон и помещений;
• возможность обнаружения бездымного возгорания, а также огня с низкой температурой пламени;
• возможность автоматического обнаружения присутствия посторонних объектов в контролируемой зоне;
• возможность видеоверификации возгорания;
• возможность развертывания противопожарной видеоаналитики на базе существующей системы видеонаблюдения;
• возможность записи и хранения видео для последующего изучения причин возгорания.

Рассмотрим подробнее, имеющиеся на данный момент, виды пожарных извещателей и в чем их разница с противопожарной системой на основе видеоаналитики.

        Традиционные автоматические пожарные извещатели при кажущейся одинаковой функциональности с разной эффективностью реагируют на пожарную ситуацию. Это связано с тем, что датчики разных типов способны к обнаружению разных факторов пожара, таких как наличие высокой температуры, дыма, огня.

Работа любых пожарных извещателей основана на обнаружении тех или иных признаков пожара:

1. дыма (дымовые пожарные извещатели);
2. температуры (тепловые пожарные извещатели);
3. огня (датчики пламени);
4. механического воздействия человеком (ручные пожарные извещатели);
5. одновременное обнаружение нескольких признаков (комбинированные).

Дымовые пожарные извещатели

       Принцип работы большинства дымовых извещателей основан на обнаружении твердых частиц, которые образуются при неполном сгорании большинства материалов используемых в быту, то есть такие извещатели являются субъективными измерителями плотности среды в которой они установлены.

Конструктивно они разделяются на:

      ТОЧЕЧНЫЕ, которые реагируют на возникновение дыма вокруг точки в которой они установлены. Радиус зоны действия зависит от технических характеристик извещателя, высоты их установки, строительных особенностей помещения и регламентируется строительными нормами (СНБ). 

      Такие извещатели как правило, состоят из закрытой от света, но позволяющей свободно проходить воздуху, оптической камеры и электронной схемы анализирующей состояние этой камеры и передающей эту информацию (в той или иной форме) приемно-контрольному прибору. В оптической камере устанавливается источник и приемник инфракрасного излучения (свето и фотодиоды), оптически изолированные друг от друга (при чистой контролируемой зоне камеры).

      Если же в контролируемую зону оптической камеры попадают твердые частицы, отражающие инфракрасное излучение (дым, пар, пыль, насекомое...), образуется связь между источником и передатчиком инфракрасного излучения, этот сигнал поступает к электронной схеме датчика для обработки.

Преимущества: относительно небольшая стоимость, простота установки.

Недостатки: не пригодны для обнаружения возгорания веществ не выделяющих дыма; могут выдавать ложные срабатывания от пыли, насекомых и часто имеют низкую устойчивость к электромагнитным помехам.

       ЛИНЕЙНЫЕ, которые реагируют на факторы возгорания (дым) на протяжении линейной зоны своего действия (линии от излучателя к приемнику или отражателю). Зона действия определяется техническими характеристиками извещателя и как правило составляет до 100 м. Линейные пожарные извещатели состоят из источника и приемника инфракрасного излучения, сфокусированных друг на друга. Источник и приемник может выполнятся как в видеотдельных модулей, так и в виде одного модуля с применением отражателя (однокомпонентные). 

      Фактор возникновения пожара определяется тем, что при возникновении задымленности в контролируемой зоне «луче» , сигнал на приемнике значительно затухает.

Преимущества: возможность контроля в больших протяженных помещениях (склады, спортзалы и т. д.)

Недостатки: необходимо отсутствие преград на контролируемом оптическом пути; не пригодны для обнаружения возгорания веществ не выделяющих дыма.

        ИОНИЗАЦИОННЫЕ, которые также реагируют на частицы дыма, влияющие на изменение ионизационного тока внутри рабочей камеры. Измерительная камера извещателей этого типа располагается между двумя металлическими пластинами, на которые подается напряжение. Между пластинами устанавливается источник (α-излучения), который ионизирует воздух в камере. В результате этого в ней протекает ионный ток. К частицам дыма, попадающим в камеру, присоединяются ионы, в результате чего скорость движения последних уменьшается и снижается ионный ток. При его падении ниже определенного предела выдается сигнал тревоги. Внешне эти извещатели очень похожи на точечные дымовые пожарные извещатели оптического типа на на их корпусе, как правило, имеется значок радиационной опасности.

Недостатки: не рекомендуется применять в помещениях с постоянным пребыванием людей, а во многих случаях их использование запрещено; малопригодны для обнаружения процессов тления, в результате которых образуются крупные частицы дыма.

       АСПИРАЦИОННЫЕ, которые состоят из очень надежного точечного лазерного извещателя, заключенного в герметичный корпус и системы трубок, через которые производится отбор воздуха из разных частей контролируемого помещения, и принудительная прогонка его через этот герметичный корпус. 

     Отверстие забора воздуха имеет маленькие размеры и его проще скрыть чем пожарный извещатель, а система трубок может быть смонтирована скрыто или спрятана за элементами интерьера.

     В одном корпусе может объединяться несколько контролируемых контуров систем трубок. Система воздухозаборных трубок может выполнятся из труб достаточно внушительного диаметра около 20 мм, при этом воздухозаборные отверстия могут составлять диаметр 3 мм, а конец воздухозаборной трубы, для обеспечения равномерности захвата воздуха, обычно закрываются заглушками с отверстием в два раза большим воздухозаборных. В систему воздухозаборных трубок еще могут включаться различные фильтры для очистки от пыли, устройства отбора конденсата и т. д.

Преимущества: возможность контролировать весь объем помещения; можно использовать в помещениях где установка обычных извещателей недопустима по эстетическим соображениям

Недостатки: сравнительно сложный монтаж

Тепловые пожарные извещатели

       Принцип работы тепловых пожарных извещателей в большинстве случаев основан по двум принципам. В самых дешевых тепловых пожарных извещателях выдача сигнала, в виде размыкания или замыкания контактов, формируется за счет свойств самого термочувствительного элемента при превышении температуры окружающей среды выше максимального значения.

       ТОЧЕЧНЫЕ, в которых используется термочувствительный элемент на основе свойств биметаллических или магнитных материалов. Под воздействием температуры биметаллические материалы меняют свою форму и механически воздействуют на контакт. А при воздействии температуры на постоянный магнит, свойства постоянного магнита меняются и соответственно меняется воздействие магнита на магнитно управляемый контакт (геркон). «Максимальные» тепловые пожарные извещатели подбирают таким образом, чтобы температура их срабатывания превышала предельно допустимое максимальное значение температуры в охраняемом помещении на 10...30°С и более. Чем больше эта разница, тем меньше вероятность ложных срабатываний, но в то же время снижается вероятность обнаружения возгорания на самых ранних стадиях. Более дорогие и как правило современные адресные пожарные извещатели имеют в своем составе полупроводниковый термочувствительный элемент, состояние которого обрабатывается электронной схемой, затем сигнал передается приемо-контрольному прибору. Такие извещатели более гибкие в настройке, позволяют установить оптимальную температуру для каждого отдельного контролируемого помещения.

Преимущества: определяют возгорание материалов, не выделяющих при горении дым

Недостатки: большая «инерционность» срабатывания

        ЛИНЕЙНЫЕ, которые внешне представляют из себя обычный кабель небольшого сечения. Область применения этих извещателей определяется большой протяженностью помещения, взрывоопасностью и пожароопасностью помещения, присутствием влаги пыли, повышенной загрязненностью, агрессивностью среды. К таким помещениям можно отнести предприятия нефтегазового комплекса, металлургическое и химическое производство, кабельные коллекторы и каналы, транспортные и технологические тонели.

В настоящее время выпускается несколько видов линейных тепловых извещателей:

• ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ линейный тепловой пожарный извещатель, в качестве сенсора температуры используется покрытие проводов веществом, имеющим отрицательный температурный коэффициент. Данный вид термокабеля работает только в комплекте с электронным управляющим блоком. При воздействии температуры на любой участок термокабеля изменяется сопротивление в точке воздействия. С помощью управляющего блока можно задать разные пороги температурного срабатывания. Кабель после кратковременного воздействия температуры восстанавливает свою работоспособность. Конструкция термокабеля функционально не имеет возможности измерения расстояния до точки срабатывания.
• МЕХАНИЧЕСКИЙ в качестве сенсора температуры данного извещателя используется герметичная металлическая трубка, заполненная газом, а также датчик давления, подключенный к электронному блоку управления. При воздействии температуры на любой участок сенсорной трубки изменяется внутреннее давление газа, значение которого регистрируется электронным блоком. Данный тип линейного теплового пожарного извещателя многоразового действия. Длина рабочей части металлической трубки сенсора имеет ограничение по длине до 300 метров.
• ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ это линейный тепловой пожарный извещатель, у которого в качестве датчика температуры используется термочувствительный материал, нанесенный на два механически напряженных провода (свитых друг вокруг друга). Под воздействием температуры термочувствительный слой размягчается, и два проводника накоротко замыкаются. Электромеханическому типу извещателя не требуются специальные электронные блоки управления. Это обычный (не точечный) тепловой датчик одноразового действия с нормально разомкнутым контактом . Благодаря достаточно большому сопротивлению проводников (1 Ом на 1.5 метра) возможно измерение расстояния до точки срабатывания. Длина электромеханического термокабеля, используемого в качестве линейного пожарного извещателя в системах пожарной сигнализации, ограничивается только сопротивлением проводников и может достигать 2 Км.
• ОПТОВОЛОКОННЫЕ это наверно самый продвинутый вид линейного теплового извещателя в настоящее время. С его помощью можно не только быстро и надежно установить различные виды пожара, но и точно определить расстояние до него с точностью до нескольких метров. При этом воздушные потоки практически не влияют на работу системы, так как анализируется не только температура окружающей среды, но и лучистая энергия. Кроме того, возможно на протяжении длительного времени контролировать размер пожара и направление его распространения, так как кабель выдерживает температуру до 750°C, не теряя работоспособности. Благодаря этому можно эффективно контролировать результативность предпринимаемых противопожарных мер.

Пожарные детекторы огня

         Извещатели пламени реагируют на инфракрасную или ультрафиолетовую составляющую спектра излучения, создаваемого при горении различных материалов. Пожарные извещатели пламени отличаются более быстрым реагированием на возникновение пламени. Их целесообразно применять в случаях, когда горение пламени возникает на начальных стадиях возгорания (например при горении жидкостей или газов), но они малоэффективны, если пожар начинается с процесса тления. Основными характеристиками извещателей пламени являются дальность действия и угол обзора.

         Современные извещатели пламени с инфракрасным сенсором реагируют на наиболее характерную часть спектра пламени. Одновременно с детектированием необходимого спектра излучения, современные датчики пламени могут производить анализ частоты его изменения, чтобы исключить ложные срабатывания в результате воздействия инфракрасного излучения, испускаемого иными источниками (солнце, бытовые приборы, технологическое оборудование, лампы накаливания и т. д.).

        Обнаружив совпадение длины волны и частоты мерцания с заданными значениями, извещатель выдает сигнал тревоги. Тем не менее, инфракрасные извещатели пламени, во избежание ложных срабатываний, не рекомендуется использовать в помещениях, где имеются открытые нагревательные приборы накаливания.

       Извещатели пламени с инфракрасным сенсором годятся для обнаружения возгорания как при наличии дымообразования, так и в случае бездымного горения, а датчики с ультрафиолетовым сенсором более чувствительны и помехоустойчивы при обнаружении бездымного горения, но горения с большим выделением дыма сильно ослабляет их чувствительность. Ложные срабатывания ультрафиолетовых извещателей пламени могут спровоцировать разные бытовые и промышленные источники ультрафиолета (электросварочные аппараты, фотовспышки, мощные газоразрядные лампы и пр.), даже если они расположены вне зоны их действия (указанного в паспорте на извещатель). По этой причине используют комбинированные извещатели пламени, реагирующие и анализирующие сразу несколько спектров излучения, такие комбинированные пожарные извещатели проявляют повышенную надежность и устойчивость к ложным сработкам, их чувствительность практически одинакова во всей зоне их действия но пока достаточно дороги и применяются только на особо важных объектах.

       Как видно из приведенной информации, классические противопожарные системы являются наиболее эффективными только при применении их в едином комплексе. Только в этом случае может быть достигнута наивысшая вероятность своевременного обнаружения возгорания. Однако применение полного комплекса классических пожарных извещателей может быть неприемлемым по ряду причин: итоговая дороговизна оборудования, сложность монтажа и обслуживания, а также эстетические факторы.

      В заключение следует отметить, что несмотря на постоянное совершенствование противопожарных систем, построенных на классических пожарных извещателях, они зачастую не способны в полной мере обеспечить требуемый уровень безопасности. Именно по этой причине компанией Синезис был разработан детектор огня и дыма на основе видеоаналитики, который являет собой шаг вперед – от морально устаревших противопожарных систем к технологиям будущего.